Khoa học được chia thành ba lĩnh vực - vật lý, hóa học và sinh học. Ngành đầu tiên, đó là vật lý, được chia nhỏ thành nhiều phần như cơ học, phóng xạ, hạt, sóng, v.v. Trong số các lĩnh vực công việc quan trọng nhất, nhiệt động lực học và động học là rất quan trọng để hoàn thành bất kỳ mức độ nào. Hai lĩnh vực này có phạm vi rộng hơn và không chỉ giới hạn trong cách tiếp cận liên ngành này.
Nhiệt động lực học và động học
Sự khác biệt chính giữa Nhiệt động học và Động học là cái trước dựa trên sự xuất hiện trong khi cái sau dựa trên tốc độ mà một phản ứng hoặc quá trình hóa học cụ thể có thể tiến hành. Cả hai đều dựa trên sự kiện toán học và phỏng đoán khoa học. Chất xúc tác, chất ức chế, v.v. được sử dụng để kiểm soát tốc độ của phản ứng.
Nhiệt động lực học được định nghĩa là nghiên cứu về tính tự phát của một phản ứng. Nó hoạt động trên nguyên tắc phỏng đoán vì số phận dự kiến của các chất phản ứng là trọng tâm của ngành này.
Động học được định nghĩa là nghiên cứu về tốc độ của một phản ứng. Các phân tử, cũng như các vật liệu khác, có thể được xem xét cho sự chuyển đổi này. Động học liên quan nhiều đến tốc độ hơn là khả năng xảy ra phản ứng.
Bảng so sánh giữa Nhiệt động lực học và Động học
| Các thông số so sánh | Nhiệt động lực học | Động học |
| Sự định nghĩa | Nó là nghiên cứu về mối quan hệ giữa nhiệt năng và các dạng biến đổi khác. | Nó là nghiên cứu về sự chuyển động của một phản ứng hóa học trong điều kiện khí quyển được kiểm soát khi có lực thích hợp tác dụng. |
| Định lý chính | Nhiệt động lực học chủ yếu được đặc trưng bởi khái niệm về sự thay đổi năng lượng tự do, còn được gọi là năng lượng tự do Gibbs. | Động học dựa vào năng lượng hoạt hóa cần thiết của các chất phản ứng trong việc vượt qua hàng rào năng lượng gần nhất để phản ứng có thể diễn ra nhanh chóng. |
| Phạm vi áp dụng | Nó chỉ áp dụng trong trường hợp ổn định. | Nó chỉ áp dụng trong trường hợp các pha chuyển tiếp. |
| Thông số quan trọng nhất | Động lực của một phản ứng cụ thể là yếu tố quyết định quan trọng nhất của nhiệt động lực học. | Việc vượt qua các rào cản năng lượng hiện có được coi là khía cạnh cơ bản nhất của động học. |
| Các vấn đề đã được giải quyết | Giải quyết các vấn đề liên quan đến sự xuất hiện của phản ứng. | Giải quyết các vấn đề liên quan đến tốc độ mà phản ứng có thể xảy ra. |
Nhiệt động lực học là gì?
Nhiệt động lực học trả lời các câu hỏi như liệu một phản ứng có xảy ra hay không. Xác suất được đoán bằng cách sử dụng các định luật nhiệt động lực học ở trạng thái tinh khiết. Có rất nhiều yếu tố không đổi cũng ảnh hưởng đến tính tự phát của quá trình cụ thể. Hơn nữa, các sản phẩm phải có độ ổn định tiềm ẩn cao hơn các chất phản ứng riêng lẻ để tạo thuận lợi cho chuyển động sang phải của một phản ứng cụ thể.
Nhiệt động lực học dựa vào sự giảm năng lượng tự do. Người ta thường cho rằng năng lượng tự do có thể tồn tại ở ba trạng thái - dương, âm và không. Liên quan đến các phản ứng tự phát liên quan đến nhiệt động lực học, giá trị âm của năng lượng tự do là một khía cạnh quan trọng. Phương trình Arrhenius cũng đóng một vai trò quan trọng vì sự biến đổi nhiệt độ có mối quan hệ trực tiếp với các quá trình nhiệt động lực học.
Nhiệt động lực học cũng duy trì trạng thái cân bằng. Nó có thể được nghiên cứu thêm là ổn định và di căn. Khi các trạng thái của vật chất biến đổi thành các dạng khác có thể thay đổi được bằng cách kiểm soát các yếu tố bên ngoài nhất định, thì cần phải có một lượng năng lượng nhất định để đẩy vật chất phản ứng theo đúng hướng. Nó còn được gọi là động lực được sử dụng để xác định năng lượng kích hoạt tối thiểu. Bản chất của nhiệt động lực học trong các phản ứng hóa học là cao là do sự đoán chính xác về các thuật ngữ này.
Động học là gì?
Thời gian mà chất phản ứng sẽ được chuyển đổi thành các sản phẩm mong muốn là nội dung chính được đề cập trong khi đề cập đến mô hình động học. Không có cuộc thảo luận nào liên quan đến công đoạn cuối cùng hoặc số phận của các sản phẩm sau khi chúng được để ở điều kiện tối ưu. Nói cách khác, định lý là động học hơn nhiệt động lực học, không phân biệt từ nguyên.
Động học thường liên quan đến việc xác định tốc độ, mặc dù không có lực bên ngoài nào có thể được sử dụng để ảnh hưởng đến tốc độ nói trên. Các tính toán giúp nhà lý thuyết phân tích khả năng phản ứng của hai hoặc nhiều chất, từ đó nâng cao hơn nữa công việc nghiên cứu. Trạng thái đặc biệt cần thiết để nghiên cứu động học chính xác là trạng thái chuyển tiếp. Nói cách khác, các hệ thống không cần phải ở trạng thái cân bằng mà ở trạng thái chuyển động liên tục giữa trạng thái không cân bằng và trạng thái cân bằng (hoặc ngược lại).
Kinetics cần khoảng cách thời gian giữa hai chế độ chuyển đổi. Có các rào cản năng lượng cần được vượt qua bởi các chất phản ứng để đạt đến trạng thái cân bằng cuối cùng. Điều này cũng xảy ra với trường hợp chuyển đổi các sản phẩm trở lại thành các chất phản ứng, tùy theo nhu cầu của quá trình hóa học. Đôi khi, động học cũng giúp xác định những thay đổi mang lại trong các pha vật liệu.
Sự khác biệt chính giữa nhiệt động lực học và động học
Sự kết luận
Các quy trình khác nhau khác nhau dựa trên phương thức dẫn truyền, đặc điểm, kết quả cuối cùng và nhiều thông số khác. Liên quan đến nhiệt động lực học và động học, các biến thể của chúng phức tạp hơn nhiều nhờ tính bao hàm. Nói cách khác, nhiệt động lực học và động học là khác nhau nhưng có quan hệ với nhau. Mối quan hệ tương sinh được coi là có tính chất hóa học.
Các nhà khoa học chủ yếu tập trung vào những điểm chung cho các phản ứng tiếp nhiên liệu. Các bằng chứng học thuật của cả hai phần đã xử lý không quan trọng bằng các phép tính toán học. Các định luật và định lý liên quan có thể được xem xét cho quá trình giải toán số đồng thời. Phương pháp đồ thị cũng có thể áp dụng trong hầu hết các trường hợp.
